Расчет температуры зажигания от раскаленных микротел




Основные положения теории детонации Михельсона

детонация михельсон диффузия импульс

I II III IV V 1 dx 2

D D

F

W1 W2

 

Изображена труба большой длины, заполненная газом. F - площадь поперечного сечения трубы (м2); dx - бесконечно малое расстояние между сечением трубы 1 и 2; V1 - удельный объем м3/кг; P1 - давление (Па); T1 - абсолютная температура (К); D- скорость детонации м/с; W - скорость диффузии м/с. Если в сечении 1 температуру повысить до воспламенения, то тепло путем теплопроводности будет передаваться ко 2 слою, а масса вещества путем диффузии будет перемещаться сюда же в обратном направлении из 3 секции. Если горение возникает во 2 слое, тепло передается к 3 слою и т.д., так происходит процесс нормального горения.

Если в сечении 1 ввести искру большой мощности, то возможно взрывное воспламенение с мгновенным повышением давления. За это мгновение 3 слой не успевает изменить свое положение, поэтому 2 слой оказывается сжатым с 2-ух сторон и там возникает мгновенное воспламенение. Такое явление происходит от слоя к слою. Последовательное сжатие слоев, называется волной сжатия. Волна сжатия, которая сопровождается воспламенением, называется детонацией.

Нормальная скорость горения изменяется от 0,5 до 2 м/с, а скорость детонации от 1000 до 3500 м/с.

Скорость детонации зависит от концентрации вещества.

Кривая скорости детонации водорода.

 

Д, м/c

 

H,%

 

20 80

 

Исходные данные теории Михельсона

1) Сплошность или неразрывность потока:

 

G1= G2=m∙F;= (Д-W1)∙P1;

G1=W1∙P1=(Д1-W1)∙F∙ =m∙F;

Д-W1=m∙V1 (1) или Д=W1+m∙V1;

 

Скорость детонации намного превышает скорость диффузии, поэтому:

 

Д=V1∙m (2)

Д-W2=m∙V2 (3)

 

Вычитаем из (1) уравнения (3) и получаем:

 

W2-W1=m∙(V1-V2) (4)

 


2) Закон импульсов:

 

P2-P1=m∙(W2-W1) (5)

 

Подставим 4) уравнение в (5) и получим (6):

 

P2-P1=m2∙(V1-V2) (6)

m= ;

 

Связь давления и удельного объема сжатия при известной скорости детонации:

 

(8)

 

Из (8) получаем:

 

(I)

 

Из (2) находим:

 

(II)

 

В процессе детонации изменяются все рабочие параметры (V,P,t).

В технической термодинамике этот процесс называют политропным. Для этого процесса дается уравнение энтропии, которое связывает все эти три параметра:


(9)

 

Cv - теплоемкость при постоянном объеме;

Сp- теплоемкость при постоянном давлении;

S можно найти следующим образом:

 

P=P2 (10)

;

;

;

, ;

(III)

(III)→ (I)

(IV)=RT (V)

;

 

При детонации сжатие опережает воспламенение.

 


Задача 1

 

Газ, с газовой постоянной R=287 Дж/кг∙К имеет начальные параметры до сжатия V1=0,760 м3/кг, P1=105Па, К=1,4, Д=1428 м/c, Т1=284 К. Определить параметры сжатия V2, P2, T2.

Решение:

1) Определяем постоянную процесса детонации

 

 

) определяем давление сжатия по формуле

 

(Па)

 

)Определяем объем сжатия по формуле

 

м3/кг

 

) Определяем температуру воспламенения от сжатия

 

t=1858-273=1585

 

) Проверка на основе закона состояния термодинамики

 

;

=495682

 

Вывод: при детонации в заданных условиях, объем сжимается в 1,77 раз; давление возрастает в 11,59 раз; температура повышается в 6,47 раз.

 

Расчет температуры зажигания от раскаленных микротел

 

При вбрасывании раскаленного тела шаровой формы в газовую среду в первый момент времени происходит теплоотдача с его поверхности по закону Ньютона

 

(Вт);

 

R- радиус шара;

tm-температура тела;

tc- температура газовой среды.

По истечении бесконечно малого отрезка времени, количество отдаваемого тепла находим по формуле:

 

;

 

dR - приращение радиуса в результате сгоревшей небольшой части газа.

 

;

(I)

 

Поскольку dR2=0 как величина более высокого порядка малости.

-теплотворная способность газа;

W- скорость горения газа.

Минимальную температуру зажигания находим по формуле:

 

(3)

 

В любом случае должно выполняться условие tзаж >tтела (4)

 

Задача 2

 

Определить минимальную температуру зажигания при условии tc=0 , R=0,0025 м, h=37,4∙106 Дж/кг, кг/с∙м3, =0,8, Вт/м2∙К.

Так как тело раскаленное, то коэффициент теплоотдачи излучением

 

, но с учетом заданных условий

 

           
191,5 174,09 159,58 147,31 136,78 127,66
           

 

Решение:


Вывод:

 

 


Библиографический список:

1. Л.Н. Хитрин. Физика горения и взрыва. М: 1957 г. - 442 с.

. В.М. Фокин. Г.П. Бойков, Ю.В. Видин. Основы технической теплофизики. М. Машиностроение -,2004г. - 170с.

. Г.Н.Злотин, Е.Л. Федянов. Теплотехника. Волгоград, 2005 г., - 337 с.

. В.П. Монахов. Методы исследования пожарной опасности веществ. М. Химия. 1972 г. - 414 с.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-04-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: